(57)【要約】【課題】モータの性能の向上。【解決手段】モータの筐体内周部に配置した永久磁石を有したＤＣブラシモータにおいて、永久磁石は厚さが０．５ｍｍ以上１．３ｍｍ以下の中空円筒状の４極の異方性希土類ボンド磁石１３で構成する。異方性希土類ボンド磁石１３の弾性力と筐体１２の弾性力とにより、異方性希土類ボンド磁石１３の外周面は筐体１２の内周面と、直接、圧接されている。異方性希土類ボンド磁石１３の内周面には被膜層がなく、その内周面とロータのコアの外周面との間隔が０．０５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの筐体内周部に配置した永久磁石を有したＤＣブラシモータにおいて、
前記永久磁石は厚さが０．５ｍｍ以上１．３ｍｍ以下の中空円筒状の４極の異方性希土類ボンド磁石であり、
前記異方性希土類ボンド磁石の弾性力と前記筐体の弾性力とにより、前記異方性希土類ボンド磁石の外周面は前記筐体の内周面と、直接、圧接され、
前記異方性希土類ボンド磁石の内周面には被膜層がなく、その内周面とロータのコアの外周面との間隔が０．０５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下としたことを特徴とする４極ＤＣブラシモータ。
【請求項２】
前記異方性希土類ボンド磁石は前記筐体の内周面に圧入することにより、前記異方性希土類ボンド磁石の外周面が前記筐体の内周面と直接、圧接されていることを特徴とする請求項１に記載の４極ＤＣブラシモータ。
【請求項３】
前記永久磁石は厚さが０．７ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の４極ＤＣブラシモータ。
【請求項４】
前記異方性希土類ボンド磁石の内周面とロータのコアの外周面との間隔は、０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の４極ＤＣブラシモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４極ＤＣブラシモータに関する。特に、永久磁石に異方性希土類ボンド磁石を用い、小型化、高トルク化を可能にした４極ＤＣブラシモータに関するものである。本発明は、例えば、１Ｗ〜２００Ｗ又は３００Ｗクラスで、モータ外径が５０ｍｍ以下の小型ＤＣブラシモータ装置とするとき、高い効果を奏するものである。特に、用途を限定するものではないが、小型及び軽量化が必須の自動車に搭載される設備の駆動源として用いると、その効果を十分に発揮するものである。
【背景技術】
【０００２】
異方性希土類ボンド磁石を用いた４極ＤＣブラシモータとして、特許文献１に記載のモータが知られている。そのモータでは、ボンド磁石を筐体に圧入して、異方性希土類ボンド磁石の内周面の表面に樹脂被覆層を形成している。
【特許文献１】特開２００５−０３３８４４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、ロータコアと異方性希土類ボンド磁石の内周面との間の間隙は、０．８ｍｍ以上となり、その間隙に、磁性体ではない樹脂被膜が存在するために、異方性希土類ボンド磁石の磁束が有効にロータコアに流れないという問題がある。
すなわち、異方性希土類ボンド磁石の強大な磁力が、モータトルクに有効に使用されないという問題がある。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、モータにおいて、異方性希土類ボンド磁石の磁力を有効に使用して、トルク性能を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１の発明は、モータの筐体内周部に配置した永久磁石を有したＤＣブラシモータにおいて、永久磁石は厚さが０．５ｍｍ以上１．３ｍｍ以下の中空円筒状の４極の異方性希土類ボンド磁石であり、異方性希土類ボンド磁石の弾性力と筐体の弾性力とにより、異方性希土類ボンド磁石の外周面は筐体の内周面と、直接、圧接され、異方性希土類ボンド磁石の内周面には被膜層がなく、その内周面とロータのコアの外周面との間隔が０．０５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下としたことを特徴とする４極ＤＣブラシモータである。
【０００５】
また、請求項２の発明は、異方性希土類ボンド磁石は筐体の内周面に圧入することにより、異方性希土類ボンド磁石の外周面が筐体の内周面と直接、圧接されていることを特徴とする請求項１に記載の４極ＤＣブラシモータである。
【０００６】
また、請求項３の発明は、永久磁石は厚さが０．７ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の４極ＤＣブラシモータである。
また、請求項４の発明は、異方性希土類ボンド磁石の内周面とロータのコアの外周面との間隔は、０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の４極ＤＣブラシモータである。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の発明では、ロータコアと異方性希土類ボンド磁石の内周面との間隔を０．０５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下とし、異方性希土類ボンド磁石の弾性力と筐体の弾性力とにより、異方性希土類ボンド磁石の外周面は筐体の内周面と、直接、圧接され、その内周面には樹脂被膜層が存在しないために、磁気回路の磁気抵抗を非常に小さくできるので、異方性希土類ボンド磁石の強大な磁力線がモータコアに効果的に供給される。ロータコアと磁石の間隙を小さくするためには、磁石の外径公差Ａとモータケースの内径公差Ｂとを小さくする必要がある。これは、従来技術のように磁石を筐体の内周面に接着剤で固定する場合、接着剤層の交差Ｃが上乗せされ全公差はＡ＋Ｂ＋Ｃとなる。公差が大きくなるため、間隙を小さくすると磁石がロータコアに接触する可能性がある。しかし、異方性希土類ボンド磁石を筐体の内周面に圧接すると、接着剤の交差Ｃが排除され、全公差は、Ａ＋Ｂとなるが、実際は、異方性希土類ボンド磁石は、筐体の内周面になぞってしまうため、全公差は、Ａ’＋Ｂ（ただし、Ａ’＜Ａ）となり、単なる公差の和Ａ＋Ｂよりも小さくなる。全公差を小さくできることから、異方性希土類ボンド磁石とロータコアとが接触しないために必要な間隙の最小値を小さくすることができる。この結果、モータトルクが向上する。また、異方性希土類ボンド磁石の厚さを０．５ｍｍ以上１．３ｍｍ以下とすることで、性能指標であるモータトルク／磁石容積、又は、モータトルク／モータ容積を向上させることができる。
【０００８】
また、請求項２の発明では、異方性希土類ボンド磁石は筐体の内周面に圧入することにより、異方性希土類ボンド磁石の外周面が筐体の内周面と直接、圧接されていることを特徴とする。圧接方法としては、設備面、技術面、信頼性の観点から圧入が最も容易な方法である。この結果、磁気回路の磁気抵抗を極力小さくすることができるので、モータトルクを向上させ、性能指標であるモータトルク／磁石容積、又は、モータトルク／モータ容積を向上させることができる。以上の理由から、圧入によりロータコアと異方性希土類ボンド磁石の間隙を小さくでき、磁気回路の磁気抵抗を極力小さくできる。
【０００９】
また、請求項３の発明では、永久磁石は厚さが０．７ｍｍ以上１．２ｍｍ以下とすることで、さらに、性能指標であるモータトルク／磁石容積を向上させることができる。
また、請求項４の発明では、異方性希土類ボンド磁石の内周面とロータのコアの外周面との間隔を、０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下とすることで、さらに、磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができ、モータトルクを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１１】
図１（ａ）、（ｂ）に本実施例のモータの１例を示す。図は、側面図（ａ）とＡＡ’断面図（ｂ）である。本実施例のモータ装置は、従来のモータ装置の小型化及び高トルク定数化を目的としている。本実施例のモータ装置は、筐体１２、筐体１２の内周部に設けられた中空円筒形状の永久磁石である異方性希土類ボンド磁石１３、中央部に設けられたロータコアを形成するロータコア１４、ロータコア１４に旋巻されたコイル１５、ロータコア１４中心部から延出された回転軸１１、そして磁束漏れ防止のためのバックヨーク１０から構成される。なお、異方性希土類ボンド磁石１３には、最大エネルギー積が１４ＭＧＯｅ（１１１ＫＪ／ｍ3 ）以上を用いることにより、その最大エネルギー積が大きいために、本発明を用いた場合における磁気回路の磁気抵抗の減少効果により、モータの性能向上が大きくなる。異方性希土類ボンド磁石１３は４極に磁化されており、ロータコア１４において巻線が配置されるスロットは１０個である。尚、モータ筐体１６は筐体１２とバックヨーク１０とを合わせた概念として使用している。バックヨーク１０は必ずしも必要ではなく、筐体１２だけでモータ筐体を構成しても良い。
【００１２】
尚、上記異方性希土類ボンド磁石１３は、出願人により、近年ようやく量産化が可能となったものである。例えば、この異方性希土類ボンド磁石１３は、特開２００１−７６９１７号公報、特許第２８１６６６８号公報、特許第３０６０１０４号公報、及び国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ０３／０４５３２の製造方法で製造される。この異方性希土類ボンド磁石は、最大エネルギー積１７ＭＧＯｅ〜２８ＭＧＯｅ（１３５ＫＪ／ｍ3 〜２２３ＫＪ／ｍ3 ）のものを、現在、製造することができる。
【００１３】
本実施例のモータ装置（図１（ａ）、（ｂ））は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂからなる薄型中空円筒状の異方性希土類ボンド磁石１３を採用している。又、その着磁を４極として１極当たりの磁気回路の磁路長を大幅に低減し、ロータコア１４の受けるトルクの増大を図っている。異方性希土類ボンド磁石１３は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂからなる磁粉を樹脂成型することにより製造され、径方向に強く磁化された磁石である。異方性希土類ボンド磁石の材料は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂの他、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料、例えばＮｄとＮｄの他の希土類元素を含んだり、その他の添加元素を含んだ材料を用いることができる。更に、Ｎｄ以外の希土類元素を含んだ材料、例えば、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系材料、ＳｍＣｏ系材料、または、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系材料とこれらの混合物質を用いることができる。
【００１４】
特に、異方性希土類ボンド磁石１３は、イットリウム（Ｙ）を含む希土類元素（以下、「Ｒ１」と称する。）と鉄（Ｆｅ）とホウ素（Ｂ）とを主成分とするＲ１ＦｅＢ系合金に水素化処理を施して得られた平均粒径が５０〜４００μｍであるＲ１ＦｅＢ系異方性磁石粉末とこのＲ１ＦｅＢ系異方性磁石粉末の構成粒子の表面を被覆する第一界面活性剤とからなるＲ１ＦｅＢ系粗粉末が５０〜８４質量％（ｍａｓｓ％）と、Ｙを含む希土類元素（以下、「Ｒ２」と称する。）とＦｅと窒素（Ｎ）またはＢとを主成分とする平均粒径が１〜１０μｍであるＲ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系異方性磁石粉末とこのＲ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系異方性磁石粉末の構成粒子の表面を被覆する第２界面活性剤とからなるＲ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系微粉末が１５〜４０ｍａｓｓ％と、バインダーである樹脂が１〜１０ｍａｓｓ％、とからなり、最大磁気エネルギー積（ＢＨ）max が２１ＭＧＯｅ〜２８ＭＧＯｅ（１６７〜２２３ＫＪ／ｍ3 ）であり、１００℃で１０００時間経過後に再着磁して得られる磁束の減少割合を示す永久減磁率が６％以下である複合異方性希土類ボンド磁石を用いることが好ましい。尚、この複合異方性希土類ボンド磁石の製造方法は、国際特許出願ＰＣＴ／ＪＰ０３／０４５３２に記載されている。
【００１５】
Ｒ１ＦｅＢ系異方性磁石粉末の１つの具体例は、ＮｄＦｅＢ系異方性磁石粉末であり、Ｒ２Ｆｅ（Ｎ、Ｂ）系異方性磁石粉末の１つの具体例は、ＳｍＦｅＮ系異方性磁石粉末である。このような複合異方性希土類ボンド磁石を用いることにより、高い最大エネルギー積（ＢＨ）max を２１ＭＧＯｅ〜２８ＭＧＯｅ（１６７〜２２３ＫＪ／ｍ3 ）のものを得ることができる。また、上記の複合異方性希土類ボンド磁石は経年変化により減磁される割合である永久減磁率を６％以下とすることができ、耐熱性や耐酸化性などの耐候性を向上させることができる。この結果、これらの複合異方性希土類ボンド磁石を用いたモータは、本件発明の効果をより高く達成することが可能となり、信頼性や寿命を長期化することが可能となる。
【００１６】
又、異方性希土類ボンド磁石はプラスチック磁石とも言われる。この磁石は、従来の焼結フェライト磁石と比較して最大エネルギー積（ＢＨ）max が約５倍以上となる特徴がある。即ち、標準的な焼結フェライト磁石２３の最大エネルギー積（ＢＨ）max が３．５ＭＧＯe （２８ＫＪ／ｍ3 ）に対して、この異方性希土類ボンド磁石は、その約５倍の１７ＭＧＯｅ（１３５ＫＪ／ｍ3 ）以上の最大エネルギー積を有する。
【００１７】
異方性希土類ボンド磁石１３における樹脂の重量割合は、２ｗｔ％以上３．５ｗｔ％以下の範囲とした。配向成型方法には、次の４通りがある。第１は、異方性磁石粉末と樹脂とを金型に供給し加熱した状態で磁場を印加して配向させて圧縮成形する方法である。第２は、異方性磁石粉末と樹脂とを金型に供給し加熱した状態で磁場を印加して配向させて予備成型体を形成し、その後に高圧圧縮成型する方法である。第３は、常温で、異方性磁石粉末と樹脂とを金型に供給して圧縮成形して予々備成形体を形成して、更に加熱して磁場を印加して配向させ軽圧圧縮成形して予備成形体を作成し、その後、加熱して高圧圧縮成形する方法である。第４は、常温で、異方性磁石粉末と樹脂を金型に供給して圧縮成形して予々備成形体を形成して、さらに加熱して磁場を印加して配向させて軽圧圧縮成形する方法である。十分な流動性と熱硬化特性を得るには、エポキシ系樹脂の使用が望ましい。勿論他の公知の熱硬化性樹脂でも良い。異方性希土類ボンド磁石１３の樹脂は、加熱磁場中成形時に流動性が高く熱硬化する熱硬化性樹脂が用いられる。具体的には、ビスフェノールＡ型、多環能型のエポキシ系樹脂が用いられる。
【００１８】
この成形体をキュアー処理して、樹脂の硬化度を９０〜１００％まで向上させた。これにより、磁粉と樹脂、樹脂と樹脂との間の結合を高めた。次に、この円筒状の成形体を、図３に示すように、圧入シリンダ３０の位置決め凸リング３２を有するピストン３１に挿入して、硬化後の異方性希土類ボンド磁石１３の成形体をガラス転移点温度以下の温度で加熱した。凸リング３２によりピストン３１における異方性希土類ボンド磁石１３の位置が決定される。この加熱により、磁粉と樹脂、樹脂と樹脂との間の結合を切ることなく、材質強度を下げる、すなわち、硬化させた樹脂をガラス状領域からゴム状領域に近づけることにより、異方性希土類ボンド磁石１３を筐体１２に圧入する時に異方性希土類ボンド磁石に応力がかかるのを低減して機械的強度を保持した。この状態で、圧入シリンダ３０を駆動して、図３に示すように、ピストン３１の先端が筐体先端部に当接する状態とした。この状態で、筐体１２の内部における異方性希土類ボンド磁石１３の位置が決定される。このピストン３１の動作により、筐体１２の内周部に沿って、異方性希土類ボンド磁石１３を圧入して、所定位置に位置決めした。その後、圧入シリンダ３０を駆動して、ピストン３１を引き抜き、冷却することで、異方性希土類ボンド磁石１３を筐体１２の内周部に圧入固定した。
【００１９】
なお、樹脂の重量割合が３．５ｗｔ％よりも多くなると、磁粉体の量が少なくなるために磁気特性が低下し、フラックス値が低下する。また、樹脂量が多くなることで、成形体のバリが大きくなり、金型もしくは下パンチからの離型性が悪くなり、成形体の取り出しが困難になると同時に、欠けやヒビが多く見られる。
【００２０】
又、樹脂の重量割合が２Ｗ％よりも少なくなると、磁粉体と樹脂との結合力が小さくなり、異方性希土類ボンド磁石１３を筐体１２に圧入する時に異方性希土類ボンド磁石１３に応力がかかり機械的強度が低下し、圧入荷重が減少する、もしくは圧入のための締め代が小さくなり、要求される固定力が得られない。もしくは、圧入出来たとしても着磁の際に破損する可能性がある。
【００２１】
圧入時の温度は、６０〜１５０℃が望ましい、この温度範囲は、異方性希土類ボンド磁石の特性を低下させることがないことに加えて、磁粉と樹脂、樹脂と樹脂との間の結合を切断することなく、樹脂をガラス状領域からゴム状領域に近づけて、異方性希土類ボンド磁石１３を筐体１２に圧入するのに最適である。
【００２２】
このようにして、図２に示すように、異方性希土類ボンド磁石１３の外周面は筐体１２の内周面に対して、異方性希土類ボンド磁石１３の弾性力と筐体１２の弾性力とにより、直接、圧接されている。すなわち、異方性希土類ボンド磁石１３の外周面と筐体１２の内周面との間には、全面に渡り隙間が存在しない。したがって、磁気回路の磁気抵抗を減少させることができる。この結果、エネルギー積の大きい異方性希土類ボンド磁石１３の能力を十分に発揮させることができ、出力トルクやモータ性能指標（トルク定数／モータ体積）の大きなモータを得ることができる。
【００２３】
上記の製造方法により、図４に示すように、異方性希土類ボンド磁石１３の厚さは、０．５ｍｍ以上１．３ｍｍ以下の範囲の任意の値に制御でき、異方性希土類ボンド磁石１３の内周面とロータコア１４との間隙ｂは、０．０５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の範囲の任意の値に制御することができる。
本実施例では、ロータコア１４の外形を固定し、ロータコア１４と異方性希土類ボンド磁石１３との間隙ｂを０．３ｍｍ、異方性希土類ボンド磁石１３の厚さを１．０ｍｍ、磁石長さは従来モータの磁石と同じとした。従来のモータ、すなわち、ロータコアとの間隙０．５ｍｍ、異方性希土類ボンド磁石１３の厚さ１．５ｍｍの異方性希土類ボンド磁石の内周面に、樹脂皮膜の形成されたモータに比べて、１．５倍以上とし、モータトルクを従来の１．５倍以上に改善することができた。
【００２４】
また、異方性希土類ボンド磁石の厚さは、０．７ｍｍ以上１．２ｍｍ以下とすると、さらに、望ましい。これは、金型内の体積が大きくなり、磁石粉末と金型、もしくは磁石粉末と磁石粉末間の摩擦を低減されるため、内在する磁石粉末の配向度が向上し、磁束をより上げることができるためである。この場合に、より、モータトルク／磁石容積を向上させることができる。異方性希土類ボンド磁石の内周面とロータのコアの外周面との間隔は、０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下が、より望ましい。磁気回路の磁気抵抗をより低下させることができる。
【００２５】
以上述べたように、異方性希土類ボンド磁石１３の樹脂の重量割合を２Ｗ％以上３Ｗ％以下として、圧縮成形して、キュアー処理を施し、硬化度を９０〜１００％にした後、ガラス転移点以下の温度で再加熱をして、硬化させた樹脂をガラス状領域からゴム状領域に近づけた状態とすることにより、異方性希土類ボンド磁石１３を筐体１２の内周部に圧入することを容易に行うことができる。すなわち、ピストン３１により異方性希土類ボンド磁石１３を筐体１２の内周部に圧入する時、その後、ピストン３１を引き抜く時に、異方性希土類ボンド磁石に係る応力を低減できるので、機械的強度を低下させることがない。
【００２６】
また、具体例としてのモータは、以下の特徴を有している。しかしながら、モータ装置の種類には特定されないが、出力３００Ｗ以下のＤＣブラシモータに使用すると有効である。モータの筐体内周部に配置した永久磁石と、中心部に配置したロータコアとを有し、モータ外径が５０ｍｍ以下であるＤＣブラシモータ装置であって、永久磁石は、４極に着磁された中空円筒状の薄肉形状で最大エネルギー積が１７ＭＧＯｅ以上の異方性希土類ボンド磁石であり、異方性希土類ボンド磁石の径方向の厚さをｄ、モータ筐体の厚さをｗ、ロータコアの直径をａとする時、筐体厚さ対磁石厚さ比ｗ／ｄが１を超え、３以下であり、且つ、異方性希土類ボンド磁石の径方向の厚さ対ロータコアの直径比ｄ／ａが０．０１５以上、０．０７以下であることを特徴とするＤＣブラシモータ装置である。
【００２７】
なお、上記のモータ筐体はバックヨークを含む概念であり、モータ筐体外径ｒは、バックヨークなどを含むモータ装置の外径の直径の意味で用いられている。
【００２８】
１＜筐体厚さ対磁石厚さ比ｗ／ｄ≦３の範囲が望ましい。焼結フェライト磁石を使用したＤＣブラシモータの場合には、磁石の磁力が弱いために、磁石厚さに対して筐体厚さが薄くても十分に磁気漏洩を防止することができる。それに対して、異方性希土類ボンド磁石を使用した場合には、ｗ／ｄが１以下の時には、磁石の磁力が強力なために磁気漏洩を防ぐことが出来なくなるので、ｗ／ｄは１より大きいことが必要となる。ｗ／ｄが３より大きくなると、磁石の磁力が強力であっても、筐体厚さが厚くなり過ぎ、磁気漏洩はなくなるものの、無駄に筐体厚さを増加させることになり、十分に小型化ができず、その結果、モータ性能指標が低下する。
【００２９】
一方、０．０１５≦磁石厚さ対ロータコアの直径比ｄ／ａ≦０．０７の範囲が望ましい。この範囲である場合には、モータ性能指標Ｔ（Ｔ＝トルク定数／体積）は、従来の２極焼結フェライト磁石を用いたモータの性能指標Ｔ（約１．３）の２倍以上となる。従来のモータと同一トルク定数でモータ全体の体積を約１／２にするという従来では到底考えられない大幅な小型化・軽量化が実現できる。一方、従来の焼結フェライト磁石を用いたモータに対して約２０％だけ体積を減少（従来の８０％の体積）させつつトルク定数を約２倍にするという大幅な高性能化の実現という画期的な効果を得ることができる。なお、体積はモータ全体の体積で評価している。ブラシや整流子は２つのモータで共通に存在するので、トルクを発生させる実効部分に関してみると、同一トルク定数とした場合には、体積は３７％に減少させることができる。
【００３０】
最大エネルギー積（ＢＨmax ）が２５ＭＧＯｅの異方性希土類ボンド磁石を用いた場合には、０．０３≦ｄ／ａ≦０．０７の範囲で、モータ性能指標Ｔは２．５６倍が得られている。また、最大エネルギー積（ＢＨmax ）が２０ＭＧＯｅの異方性希土類ボンド磁石を用いた場合には、０．０３≦ｄ／ａ≦０．０７の範囲で、モータ性能指標Ｔは２．４６倍が得られている。さらに、最大エネルギー積（ＢＨmax ）が１７ＭＧＯｅの異方性希土類ボンド磁石を用いた場合には、０．０３≦ｄ／ａ≦０．０７の範囲で、モータ性能指標Ｔは２．３９倍が得られている。したがって、このｄ／ａの範囲は、さらに、望ましい範囲である。
【００３１】
単位磁石使用量当たりのモータ性能指標Ｔ（即ち、モータ性能指標Ｔ／磁石使用量、以下この比Ｓを「磁石効率」という）が、従来の２極フェライトモータの磁石効率の磁石性能倍数ｍ倍の２倍に等しくなる磁石厚さ対ロータコアの直径比ｄ／ａが０．０７である。ここで、磁石性能倍数ｍは、（異方性希土類ボンド磁石の性能［（ＢＨ）max ］）／（フェライト焼結磁石の性能〔（ＢＨ）max 〕で定義される。例えば、異方性希土類ボンド磁石の性能（最大エネルギー積）が１７ＭＧＯe で、フェライト焼結磁石の性能（最大エネルギー積）が３．５ＭＧＯe の場合には、磁石性能倍数ｍは、４．９となる。同様に、異方性希土類ボンド磁石の最大エネルギー積が２０ＭＧＯe の場合には、磁石性能倍数ｍは、５．７倍となり、異方性希土類ボンド磁石の最大エネルギー積が２５ＭＧＯe の場合には、磁石性能倍数ｍは、７．１倍となる。
【００３２】
尚、磁石効率Ｓが従来の２極フェライトモータの磁石効率の磁石性能倍数ｍ倍の２倍となる時の磁石厚さ対ロータコアの直径比ｄ／ａは、異方性希土類ボンド磁石の最大エネルギー積が１７ＭＧＯe 以上において、その値にかかわらずほぼ同一値である０．０７をとっている。
【００３３】
磁石厚さ対ロータコアの直径比ｄ／ａが０．０７以下の時に、本発明のモータ装置の磁石効率Ｓは従来の２極フェライトモータの磁石効率の磁石性能倍数ｍ倍の２倍以上となる。しかしながら、磁石厚さ対ロータコアの直径比ｄ／ａが下限値０．０１５近くになると、磁石効率は最大となるが、磁石が薄くなることにより反磁場が大となり、ロータコアを貫く磁束が急激に低下し、モータ性能指標Ｔが従来の２極焼結フェライト磁石を用いたモータの２倍近くに低下するので、磁石厚さ対ロータコアの直径比ｄ／ａは０．０１５以上とするのが望ましい。
【００３４】
磁石厚さ対ロータコアの直径比ｄ／ａの上記の範囲は、モータ外径が５０ｍｍ以下とした場合に、筐体厚さｗ、磁石厚さｄが共に薄いことを意味する。モータ外径を固定して考えると、筐体厚さｗと磁石厚さｄを共に薄くできる分だけロータコアの直径を大きくでき、巻線を太くすることができ、出力トルクの向上につながる。
【００３５】
又、この異方性希土類ボンド磁石は樹脂成形で形成されるので、容易に精度よく形成される。これにより、モータ筐体内周部の永久磁石形状を精度のよい中空円筒形状とすることができる。即ち、永久磁石によるモータ内部磁場を精度のよい回転対称とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、小型、高トルクモータとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の具体的な第１実施例に係るＤＣブラシモータ装置を示した構成図。
【図２】第１実施例に係るＤＣブラシモータにおける異方性希土類ボンド磁石が筐体内周部に圧入された状態を示した軸方向断面図。
【図３】第１実施例に係るＤＣブラシモータにおける異方性希土類ボンド磁石を筐体内周部に圧入する機構の構成図。
【図４】ロータコアと異方性希土類ボンド磁石と空隙との関係を示した断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１０…バックヨーク
１１…回転軸
１２…筐体
１３…異方性希土類ボンド磁石
１４…ロータコア
１５…コイル
１６…モータ筐体
１８…被覆膜
３０…シリンダ
３１…ピストン
３２…凸リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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